陶瓷基復合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復合的一類復合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結構陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優異性能,而其致命的弱點是具有脆性,處于應力狀態時,會產生裂紋,甚至斷裂導致材料失效。今天小編要給大家介紹關于復合陶瓷結構件的改性以及成型方法的內容,歡迎閱讀!
復合陶瓷結構件的改性:
由于陶瓷材料具有優異的耐磨性、高硬度和良好的耐腐蝕性,因此得到了廣泛的應用。然而,陶瓷的缺點是脆性大,對裂紋和孔隙非常敏感。自20世紀80年代以來,通過在陶瓷材料中添加顆粒、晶須和纖維,大大提高了陶瓷的韌性。
陶瓷基復合材料具有高強度、高模量、低密度、耐高溫、耐磨、耐腐蝕和良好的韌性,已用于高速切割工具和內燃機部件。但這些材料發展較晚,其潛力有待進一步發揮。研究重點應用于高溫材料、耐磨、耐腐蝕材料,如大功率內燃機增強渦輪、航天器熱部件、汽車發動機、石化容器、廢物焚燒處理設備等。
復合陶瓷結構件的成型方法:
(1)粉末冶金法,又稱壓制燒結法或混合壓制法,廣泛應用于制備特種陶瓷和一些玻璃陶瓷。方法是將陶瓷粉末、增強材料和添加劑混合均勻,冷壓成所需形狀,然后燒結或直接熱壓燒結成陶瓷基復合材料。前者稱為冷壓燒結法,后者稱為熱壓燒結法。在熱壓燒結法中,在壓力和高溫的同時,可以提高密化速度,從而獲得無孔隙、細晶粒、機械性能優異的產品。但粉末冶金法成型的難點在于基體不易與增強材料混合,產品在混合或壓制過程中必須與纖維混合,尤其是在冷壓下。
?。?)漿料滲透法將纖維增強體編織成所需形狀,用陶瓷漿料密封,干燥后燒結。該方法與粉末冶金法的區別在于混合體采用漿料形式。其優點是不損壞增強體,工藝簡單,無模具;缺點是增強體在陶瓷基體中的分布不均勻。
?。?)漿料無污漬熱壓成型法將纖維或織物增強體浸泡在制備好的剛瓷粉漿料中,然后將含漿料的纖維或織物增強體布成一定結構的壞體,干燥后在高溫高壓下熱壓燒結成產品。漿料浸漬熱壓法的優點是加熱溫度低于晶體陶瓷,不易損壞增強體。層壓板的堆放和改造可以隨意排列,纖維分布均勻,孔隙率低,獲得強度高,工藝簡單,不需要成型,可以生產大型零件。缺點是不能做形狀太復雜的零件,基材必須是低熔點或低軟化點的陶瓷。
(4)化學氣相滲透法,又稱CVI(ChemicalvaporInfitration)法,是將增強纖維編織成所需形狀的預成形體,放置在一定溫度的反應室內,然后通過某種氣源,在預成孔的纖維表面產生熱分解或化學反應,沉積所需的陶瓷基質,直到預成孔完全填滿,獲得高密度、高強度、高韌性。
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